(57)【要約】【課題】限られた周波数帯域において，しかも単調な周期性信号を使って，移動局と固定局の間，或いは移動局間の相対的距離を電波で直接測定することを可能とする。【解決手段】無線局１の送信手段１０３が周波数ｆ1 の第１の波と周波数ｆ2 （ｆ2 ≠ｆ1 ）の第２の波を無線局２に送信し，無線局２の周波数位相シフト手段２０２が，受信したそれぞれの波の周波数をシフトし，第１の波から周波数ｆ3 の第３の波を，第２の波から周波数ｆ4 （ｆ4 ≠ｆ3 ）の第４の波を生成し，送信手段２０３がそれぞれの波を無線局１に送信する。無線局１の周波数位相シフト手段１０５が，第１の波〜第４の波の，相異なる２組の２つの波を用いて，それぞれ周波数および位相をシフトし，周波数が同じで位相が異なる第５の波と第６の波を生成し，測定手段１０６が，第５の波と第６の波の位相差に基づいて，無線局１と無線局２間の電波の伝搬時間を測定する。【選択図】図１
2006017661.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の無線局と第２の無線局間の電波の伝搬時間を測定する距離測定方法であって，
前記第１の無線局から周波数の異なる第１の波および第２の波を電波として送信し，
前記第２の無線局では，前記第１の無線局から送信された第１の波および第２の波を受信し，所定の周波数と位相をシフトするための波を使って前記第１の波および第２の波の周波数と位相をそれぞれシフトすることにより第３の波および第４の波を生成し，その第３の波および第４の波を電波として送信し，
前記第１の無線局では，前記第２の無線局から送信された第３の波および第４の波を受信し，前記第１の波と第２の波と第３の波と第４の波の，相異なる２組の２つの波を用いて，それぞれ周波数および位相をシフトすることにより，周波数が同じで位相が異なる第５の波と第６の波を生成し，前記第５の波と第６の波の位相差に基づいて，前記第１の無線局と第２の無線局間の電波の伝搬時間を測定する
ことを特徴とする距離測定方法。
【請求項２】
第１の無線局と第２の無線局間の電波の伝搬時間を測定する距離測定方式であって，
前記第１の無線局は，
周波数の異なる第１の波および第２の波を電波として送信する送信手段と，
前記第２の無線局から送信された第３の波および第４の波を受信する受信手段と，
前記第１の波と第２の波と第３の波と第４の波の，相異なる２組の２つの波を用いて，それぞれ周波数および位相をシフトすることにより，周波数が同じで位相が異なる第５の波と第６の波を生成する周波数位相シフト手段と，
前記第５の波と第６の波の位相差に基づいて，前記第１の無線局と第２の無線局間の電波の伝搬時間を測定する伝搬時間測定手段とを備え，
前記第２の無線局は，
前記第１の無線局から送信された第１の波および第２の波を受信する受信手段と，
所定の周波数と位相をシフトするための波を使って前記第１の波および第２の波の周波数と位相をそれぞれシフトすることにより前記第３の波および第４の波を生成する周波数位相シフト手段と，
前記第３の波および第４の波を電波として送信する送信手段とを備える
ことを特徴とする距離測定方式。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，距離測定技術に関し，特に，移動通信の分野において，移動局と固定局の間，または，移動局間の電波の伝搬時間を求め，その伝搬時間に相当する距離を測定する距離測定方法及び距離測定方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動通信の分野で，距離を電波で直接測定する方法は，ＧＰＳによる衛星を使った距離測定が困難な，ビル影や駅構内等で用いられる。
【０００３】
従来の電波による距離測定方法としては，（１）スペクトラム拡散されたデジタル信号の伝搬時間を測定する方法（例えば，特許文献１参照），（２）測量対処物へ同期信号を送信しておき，測量対処物からのキャリア周波数を違えた同期信号を受信して，伝搬時間を測定する方法（例えば，特許文献２参照）があった。
【特許文献１】特開２００１−６９５５５号公報
【特許文献２】特開平９−１９７０３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記（１）のスペクトラム拡散されたデジタル信号の伝搬時間を測定する方法は，伝搬時間測定のため，相関検出技術が複雑であるとともに，非常に広い周波数帯域が必要とされる欠点があった。
【０００５】
他方，上記（２）の測量対処物からのキャリア周波数を違えた同期信号を折り返す方法は，単調な周期性信号では，キャリア周波数を違えるときに，位相の不確定性が発生して，そのために折り返してきた波からは伝搬時間の測定が困難である。そこで，同期信号として，単に送出電波の立ち上がりだけを検出する方法と，何らかのデジタル信号を用いる方法があった。
【０００６】
しかし，単に送出電波の立ち上がりだけを検出する方法は，移動通信特有の激しいフェージング環境下において，受信の立ち上がり時刻を正確に検出することが困難であり，同期信号としてデジタル信号を用いる場合には，十分な測定精度を得るため，高速のデジタル信号を送信する必要があり，結果として，やはり広い周波数帯域が必要であった。
【０００７】
また，従来の方法において，高速のデジタル信号を使う場合には，１〜２ＧＨｚ帯以上の高いキャリア周波数を使用する無線システムに限られており，キャリア周波数が低い無線システムでは，信号の周波数帯域幅とキャリア周波数の比が大きくなりすぎて，実用には適さなかった。
【０００８】
本発明は，従来の距離測定方法の問題点を解決して，限られた周波数帯域において，しかも単調な波形（例えば，正弦波）で，移動局と固定局の間，あるいは移動局間の電波伝搬時間を求め，（相対的）距離を電波で直接測定する距離測定方法及び距離測定方式の提供を目的とする。
【０００９】
本発明によって，数百ＭＨｚ程度の低いキャリア周波数であっても数百ｍ程度の距離測定は可能になる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は，上記課題を解決するため，周波数の異なる２つの波を送信し，相手局において２つの波を受信すると，それぞれ周波数シフトして折り返し，折り返してきた２つの波と相手局へ送信した２つの波を用いて，相手局で周波数シフト時に付加された周波数や位相の不確定成分の影響を受けずに無線局間の伝搬時間が測定できるように相殺した新たな２つの波を生成し，その２つの波の位相差により伝搬時間を測定することをもっとも主要な特徴とする。
【００１１】
図１は，本発明の概要を説明する図である。本発明においては，無線局１の第１の発振手段１０１から周波数ｆ1 の第１の波を発振し，第２の発振手段１０２から周波数ｆ2 （ｆ2 ≠ｆ1 ）の第２の波を発振し，送信手段１０３からそれぞれの波を無線局２に送信する。
【００１２】
無線局２の受信手段２０１が，第１の波及び第２の波を受信する。そして，周波数位相シフト手段２０２が，それぞれの波の周波数と位相を所定の周波数シフト用の波によりシフトする。この周波数位相シフト手段２０２による周波数と位相のシフト処理により，第１の波から周波数ｆ3 の第３の波が生成され，第２の波から周波数ｆ4 （ｆ4 ≠ｆ3 ）の第４の波が生成される。送信手段２０３は，生成された第３の波及び第４の波を無線局１に送信する。周波数位相シフト手段２０２によって周波数ｆ1 ，ｆ2 の波の周波数をシフトするのは，送信手段２０３によって無線局２から無線局１へ送信する波が，無線局２の受信手段２０１によって受信され，無線局１からの波と混同してしまわないようにするためである。
【００１３】
無線局１の受信手段１０４が第３の波及び第４の波を受信すると，周波数位相シフト手段１０５は，第１の波と第２の波と第３の波と第４の波の，相異なる２組の２つの波を用いて，それぞれ周波数及び位相をシフトすることにより，周波数が同じで位相が異なる第５の波と第６の波を生成する。この第５の波と第６の波の生成方法としては，次のいずれを用いてもよい。
（１）第１の波と第２の波を入力して周波数と位相をシフトする周波数位相シフト手段により第５の波を生成し，第３の波と第４の波を入力して周波数と位相をシフトする他の周波数位相シフト手段により第６の波を生成する。
（２）第１の波と第３の波を入力して周波数と位相をシフトする周波数位相シフト手段により第５の波を生成し，第２の波と第４の波を入力して周波数と位相をシフトする他の周波数位相シフト手段により第６の波を生成する。
（３）第１の波と第４の波を入力して周波数と位相をシフトする周波数位相シフト手段により第５の波を生成し，第２の波と第３の波を入力して周波数と位相をシフトする他の周波数位相シフト手段により第６の波を生成する。
【００１４】
上記（１）〜（３）のいずれの方法を用いても，無線局２で周波数位相シフト手段２０２によって周波数シフト時に付加された周波数や位相の不確定成分の影響を受けないように相殺した新たな２つの波を生成することができる。
【００１５】
測定手段１０６は，生成された第５の波と第６の波の位相差に基づいて，無線局１と無線局２間の電波の伝搬時間を測定する。電波の速度と伝搬時間とから無線局１と無線局２間の距離を求めることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は，電波の伝搬時間を測定することによる距離測定方式であるから，本発明を使って，移動局と固定局の間，あるいは移動局間の電波の伝搬時間を直接得ることも可能である。この場合，後述する本発明の実施例の表示器において，片道の伝搬時間τ，または往復の伝搬時間２τを表示するようにすればよい。
【００１７】
すなわち，本発明は，単調な周期性信号を使って伝搬時間を測定する方式であるから，周波数帯域を広げることなく，電波で直接，移動局と固定局，あるいは移動局間の距離の測定が可能であるという効果がある。本発明によれば，単調な周期性信号を測定に使用しているにもかかわらず，折り返す電波の周波数や位相の不確定性は，受信側で相殺されて，伝搬時間の測定に全く影響しないメリットがある。また，狭帯域での測定が可能であることは，さらに，無線周波数として，数百ＭＨｚ程度の低い周波数帯でも実用できることを意味する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
〔第１の実施の形態〕
本発明の第１の実施の形態は，第１の無線局と第２の無線局の間の伝搬時間を測定する距離測定方式であって，第１の無線局及び第２の無線局は，それぞれ以下に述べる手段を備える。
【００１９】
第１の無線局は，
第１の波を発振する第１の発振手段と，
第２の波を発振する第２の発振手段と，
第１の波を電波として送信する第１の送信手段と，
第２の波を電波として送信する第２の送信手段とを備え，
第１の波と第２の波の電波を第２の無線局へ送信する。
【００２０】
第２の無線局は，
送信された第１の波を受信する第１の受信手段と，
送信された第２の波を受信する第２の受信手段と，
周波数シフト用の波を発振する第３の発振手段と，
第１の受信手段で受信した第１の波と周波数シフト用の波を入力して，周波数と位相をシフトして第３の波を出力する第１の周波数位相シフト手段と，
第２の受信手段で受信した第２の波と周波数シフト用の波を入力して，周波数と位相をシフトして第４の波を出力する第２の周波数位相シフト手段と，
第３の波を送信する第３の送信手段と，
第４の波を送信する第４の送信手段とを備え，
第３の波と第４の波を第１の無線局へ送信する。
【００２１】
さらに，第１の無線局は，
第３の波を受信する第３の受信手段と，
第４の波を受信する第４の受信手段と，
第１の発振手段から得られた第１の波，第２の発振手段から得られた第２の波，第３の受信手段から得られた第３の波，及び第４の受信手段から得られた第４の波を入力して，それぞれの周波数及び位相をシフトするマルチ周波数位相シフト手段と，
マルチ周波数位相シフト手段の処理結果に従って，第１の無線局と第２の無線局の間の伝搬時間を測定する伝搬時間測定手段とを備え，
伝搬時間によって距離を測定する。
【００２２】
〔第２の実施の形態〕
本発明の第２の実施の形態は，上記第１の実施の形態において，
第１の無線局における前記マルチ周波数位相シフト手段は，
第３の受信手段で受信した第３の波と第４の受信手段で受信した第４の波を入力して，周波数と位相をシフトする第３の周波数位相シフト手段と，
第１の波と第２の波を入力して，周波数と位相をシフトする第４の周波数位相シフト手段とを備え，
伝搬時間測定手段は，
第３の周波数位相シフト手段の出力と第４の周波数位相シフト手段の出力とを使って，第１の無線局と第２の無線局の間の伝搬時間を測定する時間測定手段を備える。
【００２３】
〔第３の実施の形態〕
また，本発明の第３の実施の形態は，上記第１の実施の形態において，
第１の無線局における前記マルチ周波数位相シフト手段は，
第３の受信手段で受信した第３の波と第１の波を入力して，周波数と位相をシフトする第５の周波数位相シフト手段と，
第４の受信手段で受信した第４の波と第２の波を入力して，周波数と位相をシフトする第６の周波数位相シフト手段とを備え，
伝搬時間測定手段は，
第５の周波数位相シフト手段の出力と第６の周波数位相シフト手段の出力とを使って，第１の無線局と第２の無線局の間の伝搬時間を測定する時間測定手段を備える。
【００２４】
〔第４の実施の形態〕
また，本発明の第４の実施の形態は，上記第１の実施の形態において，
第１の無線局のマルチ周波数位相シフト手段は，
第３の受信手段で受信した第３の波と第２の波を入力して，周波数と位相をシフトする第７の周波数位相シフト手段と，
第４の受信手段で受信した第４の波と第１の波を入力して，周波数と位相をシフトする第８の周波数位相シフト手段とを備え，
伝搬時間測定手段は，
第７の周波数位相シフト手段の出力と第８の周波数位相シフト手段の出力とを使って，第１の無線局と第２の無線局の間の伝搬時間を測定する時間測定手段を備える。
【００２５】
〔第５の実施の形態〕
また，本発明の第５の実施の形態は，上記第１〜第４の実施の形態において，
第１の無線局の第１の送信手段と第２の送信手段とを共通に使用する第１の共通送信手段を設け，第１の波と第２の波を合成して，第１の共通送信手段によって送信する。
【００２６】
〔第６の実施の形態〕
また，本発明の第６の実施の形態は，上記第１〜第５の実施の形態において，
第２の無線局の第１の受信手段と第２の受信手段とを共通に使用する第１の共通受信手段を設け，第１の無線局から送信された第１の波と第２の波を第１の共通受信手段によって受信し，その出力を，分離して使用する。
【００２７】
〔第７の実施の形態〕
また，本発明の第７の実施の形態は，上記第１〜第６の実施の形態において，
第２の無線局の第３の送信手段と第４の送信手段とを共通に使用する第２の共通送信手段を設け，第３の波と第４の波を合成して，第２の共通送信手段によって送信することを特徴とする。
【００２８】
〔第８の実施の形態〕
また，本発明の第８の実施の形態は，上記第１〜第７の実施の形態において，
第１の無線局の第３の受信手段と第４の受信手段とを共通に使用する第２の共通受信手段を設け，第３の波と第４の波を第２の共通受信手段によって受信し，その出力を，分離して使用する。
【００２９】
以下，図面を参照しながら，無線局１と無線局２の間の伝搬時間を求めることにより，無線局１と無線局２の間の距離を電波で直接測定する本発明の実施例について説明する。ここでは，説明を簡略化するため，増幅器やフィルタ等の遅延時間は無視している。
【実施例１】
【００３０】
図２は，本発明の実施例１を示す図である。無線局１においては，周波数ｆ1 の波を発振する発振器３と周波数ｆ2 の波を発振する発振器４がある。それぞれの発振器出力は，発振器３の出力が，増幅器５とアンテナ６からなる第１の送信機より送信されて，発振器４の出力が，増幅器７とアンテナ８からなる第２の送信機より送信される。
【００３１】
アンテナ６から送信された波をＸ1 （ｔ），アンテナ８から送信された波をＸ2 （ｔ）として，ω1 ＝２πｆ1 ，ω2 ＝２πｆ2 とすると，送信された波は，それぞれ，次式のように表される。本説明では，振幅については本質的でないため，記載を省略する。
【００３２】
Ｘ1 （ｔ）＝ｃｏｓ（ω1 ｔ＋θ1 ）              …（１）
Ｘ2 （ｔ）＝ｃｏｓ（ω2 ｔ＋θ2 ）              …（２）
無線局２においては，それぞれの波Ｘ1 （ｔ）とＸ2 （ｔ）が伝搬時間τ遅延して受信される。
【００３３】
アンテナ６から送信された波は，アンテナ９，受信増幅器１０，帯域通過フィルタ１１からなる第１の受信機により受信され，
Ｙ1 （ｔ）＝Ｘ1 （ｔ−τ）
＝ｃｏｓ｛ω1 （ｔ−τ）＋θ1 ｝      …（３）
を出力する。
【００３４】
他方，アンテナ８から送信された波は，アンテナ１２，受信増幅器１３，帯域通過フィルタ１４からなる第２の受信機により受信され，
Ｙ2 （ｔ）＝Ｘ2 （ｔ−τ）
＝ｃｏｓ｛ω2 （ｔ−τ）＋θ2 ｝      …（４）
を出力する。
【００３５】
本発明の実施例１では，発振器１５で周波数シフト用の波（周波数Δｆ，位相Δθ）を発振させておき，それぞれ受信した波Ｙ1 （ｔ），Ｙ2 （ｔ）を周波数位相シフト手段１６及び１９によって周波数と位相をシフトする。ここでは，説明を簡単にするために，始めに，ｆ1 ＞ｆ2 ＞Δｆ＞０の場合について述べる。
【００３６】
周波数位相シフト手段１６はミキサー１７と高域通過フィルタ１８から構成され，Ｙ1 （ｔ）の周波数と位相について，加算する方向（ＭＩＸ−ＵＰ：以下同様）にシフトする。すなわち，周波数位相シフト手段１６の出力として，
Ｚ1 （ｔ）＝ｃｏｓ｛ω1 （ｔ−τ）＋θ1 ＋（Δωｔ＋Δθ）｝    …（５）
を得る。ここで，Δω＝２πΔｆである。
【００３７】
周波数位相シフト手段１９はミキサー２０と高域通過フィルタ２１から構成され，Ｙ2 （ｔ）の周波数と位相について，加算する方向にシフトする。すなわち，周波数位相シフト手段１９の出力として，
Ｚ2 （ｔ）＝ｃｏｓ｛ω2 （ｔ−τ）＋θ2 ＋（Δωｔ＋Δθ）｝    …（６）
を得る。
【００３８】
周波数と位相のシフトした波Ｚ1 （ｔ）は，増幅器２２，アンテナ２３からなる第３の送信機によって送信され，他方，Ｚ2 （ｔ）は，増幅器２４，アンテナ２５からなる第４の送信機によって送信される。
【００３９】
無線局１においては，それぞれの波Ｚ1 （ｔ）とＺ2 （ｔ）が伝搬時間τ遅延して受信される。アンテナ２３から送信された波は，アンテナ２６，受信増幅器２７，帯域通過フィルタ２８からなる第３の受信機により受信され，
Ｒ1 （ｔ）＝Ｚ1 （ｔ−τ）
＝ｃｏｓ｛ω1 （ｔ−２τ）＋θ1 ＋Δω（ｔ−τ）＋Δθ｝…（７）
を出力する。他方，アンテナ２５から送信された波は，アンテナ２９，受信増幅器３０，帯域通過フィルタ３１からなる第４の受信機により受信され，
Ｒ2 （ｔ）＝Ｚ2 （ｔ−τ）
＝ｃｏｓ｛ω2 （ｔ−２τ）＋θ2 ＋Δω（ｔ−τ）＋Δθ｝…（８）
を出力する。
【００４０】
無線局１では，Ｘ1 （ｔ），Ｘ2 （ｔ），Ｒ1 （ｔ），Ｒ2 （ｔ）の４つの波をマルチ周波数位相シフト手段３２へ入力し，その結果を使って，無線局１と無線局２の伝搬時間を求める。
【００４１】
図２に示す実施例１の場合，マルチ周波数位相シフト手段３２は，２つの周波数位相シフト手段３３及び３４からなる。周波数位相シフト手段３３は，ミキサー３５と低域通過フィルタ３６からなり，受信した波Ｒ1 （ｔ）とＲ2 （ｔ）の周波数と位相について，減算する方向（ＭＩＸ−ＤＯＷＮ：以下同様）にシフトする。その結果，周波数位相シフト手段３３の出力は，
Ｒ（ｔ）＝ｃｏｓ｛（ω1 −ω2 ）（ｔ−２τ）＋（θ1 −θ2 ）｝  …（９）
となる。周波数位相シフト手段３４は，ミキサー３７と低域通過フィルタ３８からなり，無線局１で発振している２つの波Ｘ1 （ｔ）とＸ2 （ｔ）を入力して，周波数と位相について，減算する方向にシフトして，次の波を得る。
【００４２】
Ｘ（ｔ）＝ｃｏｓ｛（ω1 −ω2 ）ｔ＋（θ1 −θ2 ）｝            …（１０）
（９）式と（１０）式とを比べると，周波数は同じで，位相差だけが２（ω1 −ω2 ）τの値異なる。
【００４３】
そこで，（９）式で表されるＲ（ｔ）と，（１０）式で表されるＸ（ｔ）との位相差を求めて，
［測定した位相差］／｛２（ω1 −ω2 ）｝
なる値を時間測定器３９で求めれば，片道の伝搬時間τが得られる。
【００４４】
往復の伝搬時間２τを得るには，
［測定した位相差］／（ω1 −ω2 ）
を求めるようにすればよい。以下の実施例でも同様である。時間測定器３９としては，Ｒ（ｔ）とＸ（ｔ）との時間差を直接測定して１／２しても，伝搬時間τを得ることができる。
【００４５】
以上のように，（９）式および（１０）式で表される同じ周波数の２つの波の位相差に着目して伝搬時間を測定するため，波そのものに仮に不確定成分があったとしても，それらは２つの波の間で相殺されることになり，伝搬時間の測定には影響しない。したがって，安定した精度のよい測定が可能である。
【００４６】
得られた伝搬時間τに電波の伝搬速度をかけると無線局１と無線局２の間の距離が得られるので，その値を表示器４０で表示すれば，伝搬時間に相当する距離が表示される。往復の距離を求める場合には，往復の伝搬時間２τに伝搬速度をかけると得られる。以下の実施例でも同様である。
【００４７】
測定可能な最大伝搬時間τ［ＭＡＸ］  は，次の関係により得られる。
【００４８】
τ［ＭＡＸ］＝π／（ω1 −ω2 ）
＝１／｛２（ｆ1 −ｆ2 ）｝          …（１１）
例えば，ｆ1 −ｆ2 ＝１００ｋＨｚであれば，τ［ＭＡＸ］＝５μｓｅｃであり，この伝搬時間は，１．５ｋｍの距離に相当する。
【００４９】
図２の本発明の実施例１では，周波数位相シフト手段１６，１９，３３，３４の周波数と位相に関してシフトする極性は，周波数位相シフト手段１６，１９は加算する方向（ＭＩＸ−ＵＰ）に，周波数位相シフト手段３３，３４は減算する方向（ＭＩＸ−ＤＯＷＮ）にシフトしたが，それぞれの周波数位相シフト手段でシフトする極性について，それ以外に複数の組み合わせが可能である。
【００５０】
ｆ1 ＞ｆ2 ＞Δｆ＞０の場合について，測定可能な最大伝搬時間τ［ＭＡＸ］とそれぞれの周波数位相シフト手段の極性の関係例を表１に示す。「加算」は周波数の絶対値が大きくなる方向（ＭＩＸ−ＵＰ）にシフトする意味であり，減算は周波数の絶対値が減少する方向（ＭＩＸ−ＤＯＷＮ）にシフトする意味である。
【００５１】
【表１】
2006017661.tif 000003
ｆ1 ＞Δｆ＞ｆ2 ＞０の場合について，測定可能な最大伝搬時間τ［ＭＡＸ］とそれぞれの周波数位相シフト手段の極性の関係例を表２に示す。
【００５２】
【表２】
2006017661.tif 000004
Δｆ＞ｆ1 ＞ｆ2 ＞０の場合について，測定可能な最大伝搬時間τ［ＭＡＸ］とそれぞれの周波数位相シフト手段の極性の関係例を表３に示す。  
【００５３】
【表３】
2006017661.tif 000005
τ［ＭＡＸ］＝１／｛２（ｆ1 −ｆ2 ）｝となる場合は，伝搬距離が長い場合の測定に適しており，他方，τ［ＭＡＸ］＝１／｛２（ｆ1 ＋ｆ2 ）｝となる場合は，伝搬時間が短く至近距離の場合の測定に適している。
【実施例２】
【００５４】
図３は，本発明の実施例２を示す図である。実施例１と実施例２との差異は，実施例１では，図２のマルチ周波数位相シフト手段３２において，第１の波と第２の波（送信波どうし）をミキシングして得た波と，第３の波と第４の波（受信波どうし）をミキシングして得た波とを比べて伝搬時間を求めたが，実施例２では，図３のマルチ周波数位相シフト手段４１において，第１の波と第３の波（送信波と受信波）をミキシングして得た波と，第２の波と第４の波（もう一方の送信波と受信波）をミキシングして得た波とを比べて伝搬時間を測定する点にある。
【００５５】
図３の無線局１においては，図２の場合と同様に，アンテナ６及びアンテナ８から次の波が送信される。
【００５６】
Ｘ1 （ｔ）＝ｃｏｓ（ω1 ｔ＋θ1 ）          …（１２）
Ｘ2 （ｔ）＝ｃｏｓ（ω2 ｔ＋θ2 ）          …（１３）
図３の無線局２においては，それぞれの波Ｘ1 （ｔ）とＸ2 （ｔ）が伝搬時間τ遅延して受信され，図２の場合と同様に，帯域通過フィルタ１１及び帯域通過フィルタ１４から次の波形が得られる。
【００５７】
Ｙ1 （ｔ）＝Ｘ1 （ｔ−τ）
＝ｃｏｓ｛ω1 （ｔ−τ）＋θ1 ｝  …（１４）
Ｙ2 （ｔ）＝Ｘ2 （ｔ−τ）
＝ｃｏｓ｛ω2 （ｔ−τ）＋θ2 ｝  …（１５）
本発明の実施例２でも，発振器１５で周波数シフト用の波（周波数Δｆ，位相Δθ）を発振させておき，それぞれの波Ｙ1 （ｔ），Ｙ2 （ｔ）を周波数位相シフト手段１６及び１９によって周波数と位相を加算する方向にシフトして，次の波を得る。この場合も，説明を簡単にするために，始めは，ｆ1 ＞ｆ2 ＞Δｆ＞０の場合について述べる。
【００５８】
Ｚ1 （ｔ）＝ｃｏｓ｛ω1 （ｔ−τ）＋θ1 ＋（Δωｔ＋Δθ）｝    …（１６）
Ｚ2 （ｔ）＝ｃｏｓ｛ω2 （ｔ−τ）＋θ2 ＋（Δωｔ＋Δθ）｝    …（１７）
周波数と位相のシフトした波Ｚ1 （ｔ）とＺ2 （ｔ）は，アンテナ２３とアンテナ２５から送信される。
【００５９】
無線局１においては，それぞれの波Ｚ1 （ｔ）とＺ2 （ｔ）が伝搬時間τ遅延して受信される。帯域通過フィルタ２８と帯域通過フィルタ３１の出力は，
Ｒ1 （ｔ）＝Ｚ1 （ｔ−τ）
＝ｃｏｓ｛ω1 （ｔ−２τ）＋θ1 ＋Δω（ｔ−τ）＋Δθ｝…（１８）
Ｒ2 （ｔ）＝Ｚ2 （ｔ−τ）
＝ｃｏｓ｛ω2 （ｔ−２τ）＋θ2 ＋Δω（ｔ−τ）＋Δθ｝…（１９）
が得られる。
【００６０】
無線局１では，Ｘ1 （ｔ），Ｘ2 （ｔ），Ｒ1 （ｔ），Ｒ2 （ｔ）の４つの波をマルチ周波数位相シフト手段４１へ入力し，その結果を使って，無線局１と無線局２の伝搬時間を求める。
【００６１】
実施例２の場合，マルチ周波数位相シフト手段４１は，２つの周波数位相シフト手段４２及び４３からなる。周波数位相シフト手段４２は，ミキサー４４と低域通過フィルタ４５からなり，受信した波Ｒ1 （ｔ）と自局で発振したＸ1 （ｔ）を入力して，周波数と位相について，減算する方向にシフトする。その結果，周波数位相シフト手段４２の出力は，
Ｓ1 （ｔ）＝ｃｏｓ｛Δω（ｔ−τ）−２ω1 τ＋Δθ｝    …（２０）
となる。周波数位相シフト手段４３は，ミキサー４６と低域通過フィルタ４７からなり，受信した波Ｒ2 （ｔ）と自局で発振したＸ2 （ｔ）を入力して，周波数と位相について，減算する方向にシフトして，次の波を得る。
【００６２】
Ｓ2 （ｔ）＝ｃｏｓ｛Δω（ｔ−τ）−２ω2 τ＋Δθ｝    …（２１）
（２０）式と（２１）式とを比べると，周波数は同じで，位相差だけが２（ω1 −ω2 ）τの値異なる。
【００６３】
そこで，時間測定器３９では，（２０）式で表されるＳ1 （ｔ）と，（２１）式で表されるＳ2 （ｔ）との位相差を求めて，
［測定した位相差］／｛２（ω1 −ω2 ）｝
なる値を求めれば，伝搬時間τが得られる。この場合も，測定可能な最大伝搬時間τ［ＭＡＸ］は，次の関係により得られる。
【００６４】
τ［ＭＡＸ］＝π／（ω1 −ω2 ）
＝１／｛２（ｆ1 −ｆ2 ）｝      …（２２）
図３の本発明の実施例２では，周波数位相シフト手段１６，１９，４２，４３の周波数と位相に関してシフトする極性は，周波数位相シフト手段１６，１９は加算する方向，周波数位相シフト手段４２，４３は減算する方向にシフトしたが，必ずしもその必要はなく，それぞれの周波数位相シフト手段の極性について，複数の組み合わせが可能である。
【００６５】
ｆ1 ＞ｆ2 ＞Δｆ＞０の場合について，測定可能な最大伝搬時間τ［ＭＡＸ］とそれぞれの周波数位相シフト手段の極性の関係例を表４に示す。
【００６６】
【表４】
2006017661.tif 000006
ｆ1 ＞Δｆ＞ｆ2 ＞０の場合について，測定可能な最大伝搬時間τ［ＭＡＸ］とそれぞれの周波数位相シフト手段の極性の関係例を表５に示す。
【００６７】
【表５】
2006017661.tif 000007
Δｆ＞ｆ1 ＞ｆ2 ＞０の場合について，測定可能な最大伝搬時間τ［ＭＡＸ］とそれぞれの周波数位相シフト手段の極性の関係例を表６に示す。    
【００６８】
【表６】
2006017661.tif 000008
【実施例３】
【００６９】
図４は，本発明の実施例３を示す図である。実施例２と実施例３との差異は，実施例３では，実施例２における図３のマルチ周波数位相シフト手段４１の代わりに，図４のマルチ周波数位相シフト手段４８において，第２の波と第３の波をミキシングして得た波と，第１の波と第４の波をミキシングして得た波を比べて伝搬時間を測定している点であり，それ以外は，同じ構成になっている。この場合も，始めは，ｆ1 ＞ｆ2 ＞Δｆ＞０の場合について述べる。
【００７０】
図４の無線局１においては，図２，図３の場合と同様に，帯域通過フィルタ２８と帯域通過フィルタ３１の出力は，
Ｒ1 （ｔ）＝Ｚ1 （ｔ−τ）
＝ｃｏｓ｛ω1 （ｔ−２τ）＋θ1 ＋Δω（ｔ−τ）＋Δθ｝…（２３）
Ｒ2 （ｔ）＝Ｚ2 （ｔ−τ）
＝ｃｏｓ｛ω2 （ｔ−２τ）＋θ2 ＋Δω（ｔ−τ）＋Δθ｝…（２４）
が得られる。
【００７１】
無線局１では，Ｘ1 （ｔ），Ｘ2 （ｔ），Ｒ1 （ｔ），Ｒ2 （ｔ）の４つの波をマルチ周波数位相シフト手段４８へ入力し，その結果を使って，無線局１と無線局２間の伝搬時間を求める。
【００７２】
図４の場合，周波数位相シフト手段４９は，ミキサー５１と高域通過フィルタ５２からなり，受信した波Ｒ1 （ｔ）と自局で発振したＸ2 （ｔ）を入力して，周波数と位相について，加算する方向にシフトする。その結果，周波数位相シフト手段４９の出力は，
Ｓ1 （ｔ）＝ｃｏｓ｛（ω1 ＋ω2 ）ｔ＋（θ1 ＋θ2 ）＋Δω（ｔ−τ）
＋Δθ−２ω1 τ｝                        …（２５）
となる。周波数位相シフト手段５０は，ミキサー５３と高域通過フィルタ５４からなり，受信した波Ｒ2 （ｔ）と自局で発振したＸ1 （ｔ）を入力して，周波数と位相について，加算する方向にシフトして，次の波を得る。
【００７３】
Ｓ2 （ｔ）＝ｃｏｓ｛（ω1 ＋ω2 ）ｔ＋（θ1 ＋θ2 ）＋Δω（ｔ−τ）
＋Δθ−２ω2 τ｝                        …（２６）
（２５）式と（２６）式とを比べると，周波数は同じで，位相差だけが２（ω1 −ω2 ）τの値異なる。そこで，時間測定器３９では，（２５）式で表されるＳ1 （ｔ）と，（２６）式で表されるＳ2 （ｔ）の位相差を求めて，
［測定した位相差］／｛２（ω1 −ω2 ）｝
なる値を求めれば，伝搬時間τが得られる。この場合も，測定可能な最大伝搬時間τ［ＭＡＸ］は，次の関係により得られる。
【００７４】
τ［ＭＡＸ］＝π／（ω１−ω２）  
＝１／｛２（ｆ１−ｆ２）｝        …（２７）
図４の本発明の実施例３では，周波数位相シフト手段１６，１９，４９，５０の周波数と位相に関してシフトする極性は，周波数位相シフト手段１６，１９は加算する方向，周波数位相シフト手段４９，５０も加算する方向にシフトしたが，必ずしもその必要はなく，それぞれの周波数位相シフト手段の極性について，複数の組み合わせが可能である。
【００７５】
ｆ1 ＞ｆ2 ＞Δｆ＞０の場合について，測定可能な最大伝搬時間τ［ＭＡＸ］とそれぞれの周波数位相シフト手段の極性の関係例を表７に示す。
【００７６】
【表７】
2006017661.tif 000009
ｆ1 ＞Δｆ＞ｆ2 ＞０の場合について，測定可能な最大伝搬時間τ［ＭＡＸ］とそれぞれの周波数位相シフト手段の極性の関係例を表８に示す。
【００７７】
【表８】
2006017661.tif 000010
Δｆ＞ｆ1 ＞ｆ2 ＞０の場合について，測定可能な最大伝搬時間τ［ＭＡＸ］とそれぞれの周波数位相シフト手段の極性の関係例を表９に示す。  
【００７８】
【表９】
2006017661.tif 000011
【実施例４】
【００７９】
図５は，本発明の実施例４を示す図である。この実施例では，第１の実施例における図２の第１の送信機と第２の送信機に相当する増幅器５，アンテナ６と，増幅器７，アンテナ８とを，図５の加算器５５，及び増幅器５６とアンテナ５７からなる第１の共通送信手段で構成して，図２の第１の受信機と第２の受信機に相当するアンテナ９，受信増幅器１０，帯域通過フィルタ１１とアンテナ１２，受信増幅器１３，帯域通過フィルタ１４を，アンテナ５８，受信増幅器５９，帯域通過フィルタ１１，１４からなる第１の共通受信手段で構成している。
【００８０】
さらに，図２の第３の送信機と第４の送信機に相当する増幅器２２，アンテナ２３と，増幅器２４，アンテナ２５とを，図５の加算器６０，及び増幅器６１とアンテナ６２からなる第２の共通送信手段で構成しており，図２の第３の受信機と第４の受信機に相当するアンテナ２６，受信増幅器２７，帯域通過フィルタ２８とアンテナ２９，受信増幅器３０，帯域通過フィルタ３１を，図５のアンテナ６３，受信増幅器６４，帯域通過フィルタ２８，３１からなる第２の共通受信手段で構成している。
【００８１】
実施例４では，加算器５５で，周波数ｆ1 の第１の波と周波数ｆ2 （ｆ2 ≠ｆ1 ）の第２の波とを加算して周波数ｆ12の波とし，上記第１の共通送信手段から無線局２の第１の共通受信手段に送信する。また，周波数位相シフト手段１６，周波数位相シフト手段１９からそれぞれ出力された波を，加算器６０で加算して周波数ｆ34の波とした上で，上記第２の共通送信手段から無線局１の第２の共通受信手段に送信する。
【００８２】
本発明の実施例１〜実施例３は，周波数ｆ1 とｆ2 が非常に離れている場合にそれぞれ，周波数毎に専用の増幅器を用いた例であるが，実施例４では，お互いの周波数ｆ1 とｆ2 が近いときには，増幅器を共通に使用可能であり，経済的である。
【００８３】
また，増幅器を共通化した場合，増幅器による遅延時間のバラツキが，別々に構成される場合に比べて，軽減されるメリットがある。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の概要を説明する図である。
【図２】本発明の実施例１を示す図である。
【図３】本発明の実施例２を示す図である。
【図４】本発明の実施例３を示す図である。
【図５】本発明の実施例４を示す図である。
【符号の説明】
【００８５】
１，２  無線局
３，４，１５  発振器
５，７，２２，２４，５６，５９，６１，６４  増幅器
６，８，９，１２，２３，２５，２６，２９，５７，５８，６２，６３  アンテナ
１０，１３，２７，３０  受信増幅器
１１，１４，２８，３１  帯域通過フィルター
１６，１９，３３，３４，４２，４３，４９，５０，１０５，２０２  周波数位相シフト手段
１７，２０，３５，３７，４４，４６，５１，５３  ミキサー
１８，２１，５２，５４  高域通過フィルター
３２，４１，４８  マルチ周波数位相シフト手段
３６，３８，４５，４７  低域通過フィルター
３９  時間測定器
４０  表示器
５５，６０  加算器
１０１  第１の発振手段
１０２  第２の発振手段
１０３，２０３  送信手段
１０４，２０１  受信手段
１０６  測定手段
【図１】
2006017661.tif 000012
【図２】
2006017661.tif 000013
【図３】
2006017661.tif 000014
【図４】
2006017661.tif 000015
【図５】
2006017661.tif 000016